JP2007326478A - 車両およびその制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】モータの駆動制限により車両が後進方向に進行すべきなのに前進しているときに、車両をより迅速に後進方向に走行可能な状態にする。
【解決手段】エンジンを運転停止した状態でモータからの動力を用いて走行している最中に、モータＭＧ２が駆動制限されているために車両が逆方向に走行していると判定されたときには（ステップＳ１２０）、モータの駆動を停止すると共に車両に制動力が付与して（ステップＳ１８０）、車両が停止するのを待って（ステップＳ１９０，Ｓ２００）、パーキングロックを作動させて（ステップＳ２１０）、エンジンを始動する（ステップＳ２２０）。エンジンを始動すると、エンジンからの動力で駆動するモータやインバータに冷却用の媒体を供給する機械オイルポンプが駆動してモータやインバータを冷却することができるから、より迅速に車両を後進方向に走行させることができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、車両およびその制御方法に関する。

従来、この種の車両としては、車軸に動力を出力するエンジンと、車軸に動力を出力するモータと、エンジンからの動力を用いてモータを冷却する冷却装置とを備え、モータやモータを駆動する駆動回路が絶縁部材を介してケース内に取り付けられているものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この車両では、モータやモータの駆動回路の温度が上昇すると絶縁部材の温度が上昇して漏電が生じることがあるが、この漏電電流が大きいほど冷却装置の冷却量を大きくすることにより絶縁部材における漏電電流をより少なくすることができる。
特開平２００４ー２１５４３２号公報

一般に、上述の車両では、モータやモータの駆動回路の温度が高くなるとモータやモータの駆動回路の保護のためにモータの駆動が制限される。エンジンからの動力を専ら前進走行用の動力としてのみに用いて、後進走行時にはモータからの動力のみで走行する車両では、後進走行時にモータの駆動が制限されると走行に要求される要求駆動力を車軸に出力できなくなる。特に、後進走行で登坂路を走行しているときにモータの駆動が制限されると、車両のずり下がりが生じてしまう。このような状態が継続するのは望ましくないため、より迅速に車両を走行すべき方向に走行可能な状態にすることが望ましい。

本発明の車両およびその制御方法は、電動機の駆動制限により電動機から走行に要求される要求駆動力が出力できないために車両が進行すべき方向と逆方向に走行しているときに、車両をより迅速に進行すべき方向に走行可能な状態にすることを目的とする。

本発明の車両およびその制御方法は、上述の目的を達成するために以下の手段を採った。

本発明の車両は、
内燃機関と、
該内燃機関からの動力を前進用の動力としてのみ車軸に伝達可能な動力伝達手段と、
車軸に動力を入出力可能な電動機と、
該電動機と電力のやりとりが可能な蓄電手段と、
車両に制動力を付与可能な制動力付与手段と、
前記内燃機関からの動力を用いて前記電動機および／または該電動機を駆動するための駆動回路を冷却可能な冷却媒体を循環させる冷却手段と、
車両の走行方向を設定する走行方向設定手段と、
前記電動機および前記駆動回路および前記冷却媒体のいずれかの温度を検出する温度検出手段と、
車両が前記設定された走行方向とは逆方向に走行することを推定する逆方向走行推定手段と、
走行に要求される要求駆動力を設定する要求駆動力設定手段と、
前記温度検出手段により検出された温度に基づいて前記電動機の駆動制限を設定する駆動制限設定手段と、
前記走行方向設定手段により後進方向が走行方向として設定されたときには前記内燃機関の運転を停止した状態で前記設定された要求駆動力が前記設定された駆動制限の範囲内で前記電動機から出力されるよう前記内燃機関と前記電動機とを制御する後進走行制御を実行し、該後進走行制御を実行している最中に前記設定された駆動制限により前記電動機から前記設定された要求駆動力を出力することができないために前記逆方向走行推定手段によって前記逆方向の走行が推定されたときには前記電動機の駆動が停止すると共に車両が停止するよう前記電動機と前記制動力付与手段とを制御し、車両が停止した後に前記内燃機関が運転されるよう該内燃機関を制御する制御手段と、
を備えることを要旨とする。

この本発明の車両では、後進方向が走行方向として設定されたときには内燃機関の運転を停止した状態で走行に要求される要求駆動力が電動機の駆動制限の範囲内で電動機から出力されるよう内燃機関と電動機とを制御する後進走行制御を実行し、後進走行制御を実行している最中に電動機の駆動制限により電動機から要求駆動力を出力することができないために設定された走行方向とは逆方向に走行しているときには電動機の駆動が停止すると共に車両が停止するよう電動機と制動力付与手段とを制御して、車両が停止した後に内燃機関が運転されるよう内燃機関を制御する。内燃機関を運転すると、内燃機関からの動力を用いて冷却手段により電動機や電動機の駆動回路を冷却できるから電動機や電動機の駆動回路の温度を低下させることができる。この結果、駆動制限の範囲内で電動機から要求駆動力を出力することができるようになり、内燃機関を運転しないものに比してより迅速に車両を設定された走行方向に走行可能な状態にすることができる。なお、「車両が前記設定された走行方向とは逆方向に走行することを推定する」には車両が設定された方向とは逆方向に走行することを検出することが含まれる。

こうした本発明の車両において、前記車軸を直接または間接的に固定可能な固定手段を備え、前記制御手段は、車両が停止した後に前記固定手段により前記車軸を固定した状態で前記内燃機関が運転されるよう前記内燃機関と前記固定手段とを制御する手段であるものとすることもできる。こうすれば、内燃機関を運転して動力伝達手段により内燃機関からの動力が車軸に伝達されることによる車両の前進を抑えることができる。

また、本発明の車両において、路面勾配を検出する路面勾配検出手段を備え、前記逆方向走行推定手段は、前記路面勾配検出手段により検出された路面勾配を用いて車両が前記逆方向に走行することを推定する手段であるものとすることもできる。

さらに、本発明の車両において、前記駆動制限設定手段は、前記温度検出手段により検出された温度が高くなるほど大きく制限される傾向に前記駆動制限を設定するものとすることもできる。こうすれば、検出された温度が高くなるほど電動機の駆動を大きく制限することができる。

そして、本発明の車両において、前記内燃機関からの動力で発電すると共に該発電した電力を前記蓄電手段に充電可能な発電手段と、前記蓄電手段の残容量を演算する残容量演算手段と、を備え、前記駆動制限設定手段は、前記演算された蓄電手段の残容量が小さくなるほど大きく制限される傾向に前記駆動制限を設定する手段であるものとすることもできる。内燃機関を運転すると、内燃機関からの動力を用いて発電手段により発電された電力で蓄電手段を充電することができ、駆動制限設定手段により設定された駆動制限が緩和されるから、駆動制限の範囲内で電動機から要求駆動力を出力することができるようになり、より迅速に車両を設定された走行方向に走行可能な状態にすることができる。この場合において、前記発電手段は、前記内燃機関の出力軸と前記車軸とに接続され、電力と動力の入出力を伴って前記内燃機関からの動力の少なくとも一部を前記駆動軸に出力可能な電力動力入出力手段を備える手段であるものとすることもできる。また、この場合において、前記電力動力入出力手段は、前記内燃機関の出力軸と前記車軸と回転軸との３軸に接続され該３軸のうちいずれか２軸に入出力される動力に基づいて残余の軸に動力を入出力する３軸式動力入出力手段と、前記回転軸に動力を入出力可能な発電機と、を備えるものとすることもできる。

本発明の車両の制御方法は、
内燃機関と、該内燃機関からの動力を前進用の動力としてのみ車軸に伝達可能な動力伝達手段と、車軸に動力を入出力可能な電動機と、該電動機と電力のやりとりが可能な蓄電手段と、車両に制動力を付与可能な制動力付与手段と、前記内燃機関からの動力を用いて前記電動機を冷却可能な冷却媒体を循環させる冷却手段と、を備える車両の制御方法であって、
後進方向が走行方向として設定されているときには前記内燃機関の運転を停止した状態で走行に要求される要求駆動力が前記電動機または該電動機を駆動するための駆動回路の温度に基づく前記電動機の駆動制限の範囲内で前記電動機から出力されるよう前記内燃機関と前記電動機とを制御する後進走行制御を実行し、該後進走行制御を実行している最中に前記駆動制限により前記電動機から前記要求駆動力を出力することができないために該車両が前記設定された走行方向とは逆方向に走行することが推定されたときには前記電動機の駆動が停止すると共に車両が停止するよう前記電動機と前記制動力付与手段とを制御し、車両が停止した後に前記内燃機関が運転されるよう該内燃機関を制御する
ことを要旨とする。

この本発明の車両の制御方法では、後進方向が走行方向として設定されているときには内燃機関の運転を停止した状態で走行に要求される要求駆動力が電動機または電動機を駆動するための駆動回路の温度に基づく電動機の駆動制限の範囲内で電動機から出力されるよう内燃機関と電動機とを制御する後進走行制御を実行し、後進走行制御を実行している最中に駆動制限により電動機から要求駆動力を出力することができないために車両が設定された走行方向とは逆方向に走行することが推定されたときには電動機の駆動が停止すると共に車両が停止するよう電動機と制動力付与手段とを制御し、車両が停止した後に内燃機関が運転されるよう内燃機関を制御する。内燃機関を運転すると、内燃機関からの動力を用いて冷却手段により電動機を冷却することができるから、駆動制限の範囲内で電動機から要求駆動力を出力することができるようになる。この結果、内燃機関を運転しないものに比して、より迅速に車両を設定された走行方向に走行可能な状態にすることができる。

次に、本発明を実施するための最良の形態を実施例を用いて説明する。

図１は、本発明の一実施例であるハイブリッド自動車２０の構成の概略を示す構成図である。実施例のハイブリッド自動車２０は、図示するように、エンジン２２と、エンジン２２の出力軸としてのクランクシャフト２６にダンパ２８を介して接続された３軸式の動力分配統合機構３０と、動力分配統合機構３０に接続された発電可能なモータＭＧ１と、動力分配統合機構３０に接続された駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに取り付けられた減速ギヤ３５と、この減速ギヤ３５に接続されたモータＭＧ２と、全体をコントロールするハイブリッド用電子制御ユニット７０とを備える。

エンジン２２は、ガソリンまたは軽油などの炭化水素系の燃料により動力を出力する内燃機関であり、エンジン２２の運転状態を検出する各種センサから信号を入力するエンジン用電子制御ユニット（以下、エンジンＥＣＵという）２４により燃料噴射制御や点火制御，吸入空気量調節制御などの運転制御を受けている。エンジンＥＣＵ２４は、ハイブリッド用電子制御ユニット７０と通信しており、ハイブリッド用電子制御ユニット７０からの制御信号によりエンジン２２を運転制御すると共に必要に応じてエンジン２２の運転状態に関するデータをハイブリッド用電子制御ユニット７０に出力する。

動力分配統合機構３０は、外歯歯車のサンギヤ３１と、このサンギヤ３１と同心円上に配置された内歯歯車のリングギヤ３２と、サンギヤ３１に噛合すると共にリングギヤ３２に噛合する複数のピニオンギヤ３３と、複数のピニオンギヤ３３を自転かつ公転自在に保持するキャリア３４とを備え、サンギヤ３１とリングギヤ３２とキャリア３４とを回転要素として差動作用を行なう遊星歯車機構として構成されている。動力分配統合機構３０は、キャリア３４にはエンジン２２のクランクシャフト２６が、サンギヤ３１にはモータＭＧ１が、リングギヤ３２にはリングギヤ軸３２ａを介して減速ギヤ３５がそれぞれ連結されており、モータＭＧ１が発電機として機能するときにはキャリア３４から入力されるエンジン２２からの動力をサンギヤ３１側とリングギヤ３２側にそのギヤ比に応じて分配し、モータＭＧ１が電動機として機能するときにはキャリア３４から入力されるエンジン２２からの動力とサンギヤ３１から入力されるモータＭＧ１からの動力を統合してリングギヤ３２側に出力する。リングギヤ３２に出力された動力は、リングギヤ軸３２ａからギヤ機構６０およびデファレンシャルギヤ６２を介して、最終的には車両の駆動輪６３ａ，６３ｂに出力される。

ギヤ機構６０には、ファイナルギヤ６０ａに取り付けられたパーキングギヤ５７と、パーキングギヤ５７と噛み合ってその回転駆動を停止した状態でロックするパーキングロックポール５８とからなるパーキングロック機構５６が取り付けられている。パーキングロックポール５８は、ハイブリッド用電子制御ユニット７０にシフトレバー８１の他のポジションから駐車ポジション（Ｐレンジ）への操作信号または駐車ポジションから他のポジションへの操作信号が入力されたときやその他必要に応じてハイブリッド用電子制御ユニット７０により図示しないパーキングロックアクチュエータが駆動制御されることによって作動し、パーキングギヤ５７との噛合およびその解除によりパーキングロックおよびその解除を行なう。ファイナルギヤ６０ａは、機械的に駆動輪６３ａ，６３ｂに接続されているから、パーキングロック機構５６は、間接的に駆動輪６３ａ，６３ｂをロックしていることになる。

駆動輪６３ａ，６３ｂには、駆動輪６３ａ，６３に制動トルクが作用するよう図示しなブレーキホイールシリンダの油圧を調整する油圧回路としてのブレーキアクチュエータ６５が設けられている。ブレーキアクチュエータ６５は、ブレーキ用電子制御ユニット（以下、ブレーキＥＣＵという）６６により制御されている。

モータＭＧ１およびモータＭＧ２は、いずれも発電機として駆動することができると共に電動機として駆動できる周知の同期発電電動機として構成されており、インバータ４１，４２を介してバッテリ５０と電力のやりとりを行なう。インバータ４１，４２とバッテリ５０とを接続する電力ライン５４は、各インバータ４１，４２が共用する正極母線および負極母線として構成されており、モータＭＧ１，ＭＧ２のいずれかで発電される電力を他のモータで消費することができるようになっている。したがって、バッテリ５０は、モータＭＧ１，ＭＧ２のいずれかから生じた電力や不足する電力により充放電されることになる。なお、モータＭＧ１，ＭＧ２により電力収支のバランスをとるものとすれば、バッテリ５０は充放電されない。モータＭＧ１，ＭＧ２は、いずれもモータ用電子制御ユニット（以下、モータＥＣＵという）４０により駆動制御されている。モータＥＣＵ４０には、モータＭＧ１，ＭＧ２を駆動制御するために必要な信号、例えばモータＭＧ１，ＭＧ２の回転子の回転位置を検出する回転位置検出センサ４３，４４からの信号や図示しない電流センサにより検出されるモータＭＧ１，ＭＧ２に印加される相電流，インバータ４２の温度を検出する温度センサ４２ａからのインバータ温度ｔなどが入力されており、モータＥＣＵ４０からは、インバータ４１，４２へのスイッチング制御信号が出力されている。モータＥＣＵ４０は、ハイブリッド用電子制御ユニット７０と通信しており、ハイブリッド用電子制御ユニット７０からの制御信号によってモータＭＧ１，ＭＧ２を駆動制御すると共に必要に応じてモータＭＧ１，ＭＧ２の運転状態に関するデータをハイブリッド用電子制御ユニット７０に出力する。

バッテリ５０は、バッテリ用電子制御ユニット（以下、バッテリＥＣＵという）５２によって管理されている。バッテリＥＣＵ５２には、バッテリ５０を管理するのに必要な信号、例えば、バッテリ５０の端子間に設置された図示しない電圧センサからの端子間電圧，バッテリ５０の出力端子に接続された電力ライン５４に取り付けられた図示しない電流センサからの充放電電流，バッテリ５０に取り付けられた温度センサ５１からの電池温度Ｔｂなどが入力されており、必要に応じてバッテリ５０の状態に関するデータを通信によりハイブリッド用電子制御ユニット７０に出力する。なお、バッテリＥＣＵ５２では、バッテリ５０を管理するために電流センサにより検出された充放電電流の積算値に基づいて残容量（ＳＯＣ）も演算している。

ハイブリッド用電子制御ユニット７０は、ＣＰＵ７２を中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵ７２の他に処理プログラムを記憶するＲＯＭ７４と、データを一時的に記憶するＲＡＭ７６と、図示しない入出力ポートおよび通信ポートとを備える。ハイブリッド用電子制御ユニット７０には、イグニッションスイッチ８０からのイグニッション信号，シフトレバー８１の操作位置を検出するシフトポジションセンサ８２からのシフトポジションＳＰ，アクセルペダル８３の踏み込み量を検出するアクセルペダルポジションセンサ８４からのアクセル開度Ａｃｃ，ブレーキペダル８５の踏み込み量を検出するブレーキペダルポジションセンサ８６からのブレーキペダルポジションＢＰ，車速センサ８８からの車速Ｖ，車両の前後方向の加速度を検出するＧセンサ８９からの加速度Ｇなどが入力ポートを介して入力されており、車両に関する情報を表示するマルチディスプレイ９０への画面表示信号などが出力されている。ハイブリッド用電子制御ユニット７０は、前述したように、エンジンＥＣＵ２４やモータＥＣＵ４０，バッテリＥＣＵ５２と通信ポートを介して接続されており、エンジンＥＣＵ２４やモータＥＣＵ４０，バッテリＥＣＵ５２と各種制御信号やデータのやりとりを行なっている。なお、シフトレバー８１の操作位置には、前進方向に走行する通常のドライブポジション（Ｄレンジ）や後進する際の後進ポジション（Ｒレンジ），駐車時に用いる駐車ポジション（Ｐレンジ），中立のニュートラルポジション（Ｎレンジ）などがある。

ハイブリッド自動車２０は、この他に、モータＭＧ２の機械部分を潤滑すると共にモータＭＧ２やインバータ４２を冷却する潤滑冷却システム９２を備える。潤滑冷却システム９２は、モータＭＧ２やインバータ４２に潤滑オイルを循環させるよう設けられた循環流路９３と、エンジン２２のクランクシャフト２６に取り付けられた図示しないベルトにより回転駆動されて潤滑オイルが貯留されるオイルパン９４の潤滑オイルを汲み上げて循環流路９３に圧送する機械オイルポンプ９５とから構成されており、エンジン２２からの動力を用いて機械オイルポンプ９５を駆動することによりモータＭＧ２の機械部分の潤滑やモータＭＧ２やインバータ４２の冷却を行なう。

こうして構成された実施例のハイブリッド自動車２０は、運転者によるアクセルペダル８３の踏み込み量に対応するアクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいて駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力すべき要求トルクを計算し、この要求トルクに対応する要求動力がリングギヤ軸３２ａに出力されるように、エンジン２２とモータＭＧ１とモータＭＧ２とが運転制御される。エンジン２２とモータＭＧ１とモータＭＧ２の運転制御としては、要求動力に見合う動力がエンジン２２から出力されるようにエンジン２２を運転制御すると共にエンジン２２から出力される動力のすべてが動力分配統合機構３０とモータＭＧ１とモータＭＧ２とによってトルク変換されてリングギヤ軸３２ａに出力されるようモータＭＧ１およびモータＭＧ２を駆動制御するトルク変換運転モードや要求動力とバッテリ５０の充放電に必要な電力との和に見合う動力がエンジン２２から出力されるようにエンジン２２を運転制御すると共にバッテリ５０の充放電を伴ってエンジン２２から出力される動力の全部またはその一部が動力分配統合機構３０とモータＭＧ１とモータＭＧ２とによるトルク変換を伴って要求動力がリングギヤ軸３２ａに出力されるようモータＭＧ１およびモータＭＧ２を駆動制御する充放電運転モード、エンジン２２の運転を停止してモータＭＧ２からの要求動力に見合う動力をリングギヤ軸３２ａに出力するよう運転制御するモータ運転モードなどがある。

次に、こうして構成された実施例のハイブリッド自動車２０の動作、特にシフトレバー８１が後進ポジション（Ｒレンジ）に設定されている際の動作について説明する。図２は、シフトレバー８１の操作位置が後進ポジション（Ｒレンジ）に設定されて、エンジン２２の運転が停止された後にハイブリッド用電子制御ユニット７０により実行される後進走行時駆動制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。このルーチンは、シフトレバー８１が後進ポジション（Ｒレンジ）に設定されている際に繰り返し実行される。

後進走行時駆動制御ルーチンが実行されると、ハイブリッド用電子制御ユニット７０のＣＰＵ７２は、まず、アクセルペダルポジションセンサ８４からのアクセル開度Ａｃｃや車速センサ８８からの車速Ｖ，モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２，バッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔ，インバータ温度ｔ，路面勾配θなど制御に必要なデータを入力する処理を実行する（ステップＳ１００）。ここで、モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２は、回転位置検出センサ４４により検出されるモータＭＧ２の回転子の回転位置に基づいて計算されたものをモータＥＣＵ４０から通信により入力するものとした。また、路面勾配θは、Ｇセンサ８９により検出される前後加速度Ｇに基づいて計算されたものを入力するものとした。さらに、バッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔは、温度センサ５１により検出されたバッテリ５０の電池温度Ｔｂとバッテリ５０の残容量（ＳＯＣ）とに基づいて設定されたものをバッテリＥＣＵ５２から通信により入力するものとした。なお、バッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔは、電池温度Ｔｂに基づいて出力制限Ｗｏｕｔの基本値を設定し、バッテリ５０の残容量（ＳＯＣ）に基づいて出力制限用補正係数ｋ１を設定し、設定した出力制限Ｗｏｕｔの基本値に補正係数ｋ１を乗じて出力制限Ｗｏｕｔを設定することができる。図３に電池温度Ｔｂと出力制限Ｗｏｕｔとの関係の一例を示し、図４にバッテリ５０の残容量（ＳＯＣ）と出力制限Ｗｏｕｔの補正係数ｋ１との関係の一例を示す。補正係数ｋ１は、バッテリ５０の残容量（ＳＯＣ）が所定の残容量（ＳＯＣ）未満になると値１から所定のレートと減少して値０になるように設定される。つまり、出力制限Ｗｏｕｔは、バッテリ５０の残容量（ＳＯＣ）が所定の残容量（ＳＯＣ）未満になると残容量（ＳＯＣ）の低下と共に所定のレートで減少して値０になるよう設定される。

こうしてデータを入力すると、続いて、インバータ温度ｔに基づいて補正係数ｋ２を設定し、バッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔに補正係数ｋ２を乗じてモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２で除した値をモータＭＧ２から出力してもよいトルクの上限としてのトルク制限Ｔｍａｘとして計算する（ステップＳ１１０）。図４にインバータ温度ｔと補正係数ｋ２との関係の一例を示す。補正係数ｋ２は、インバータ温度ｔがインバータ４２の許容温度の上限値より少し低い温度になると値１から所定のレートで減少して値０になるよう設定される。つまり、トルク制限Ｔｍａｘは、インバータ温度ｔがインバータ４２の許容温度の上限値より少し低い温度になると値１から所定のレートで減少して値０になるよう設定される。一方、出力制限Ｗｏｕｔは、バッテリ５０の残容量（ＳＯＣ）が所定の残容量（ＳＯＣ）未満になると所定のレートで減少して値０になるよう設定されている。したがって、トルク制限Ｔｍａｘは、バッテリ５０の残容量（ＳＯＣ）については所定の残容量（ＳＯＣ）未満になるとバッテリ５０の残容量（ＳＯＣ）の低下と共に所定のレートで減少して値０になるよう設定され、インバータ温度ｔについてはインバータ４２の許容温度の上限値より少し低い温度になるとインバータ温度ｔの上昇と共に所定のレートで減少して値０になるよう設定されることになる。

トルク制限Ｔｍａｘが設定されると、設定されたトルク制限Ｔｍａｘが入力された路面勾配θの正弦（ｓｉｎθ）と予め決められている軽積載時の車重Ｍと重力加速度ｇとの積より小さいか否か、つまり、車重Ｍの車両がモータＭＧ２からトルク制限Ｔｍａｘの駆動力を出力して路面勾配θの路面を後進走行しようとしたときにずり下がることなく後進走行できるか否かを推定する（ステップＳ１２０）。ずり下がることなく後進走行できると推定されたときには、入力したアクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいて車両に要求されるトルクとして駆動輪６３ａ，６３ｂに連結された駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力すべき要求トルクＴｒ＊を設定する（ステップＳ１３０）。要求トルクＴｒ＊は、実施例では、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖと要求トルクＴｒ＊との関係を予め定めて要求トルク設定用マップとしてＲＯＭ７４に記憶しておき、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとが与えられると記憶したマップから対応する要求トルクＴｒ＊を導出して設定するものとした。図３に要求トルク設定用マップの一例を示す。なお、図３において、車速Ｖは、後進方向を正値としている。

続いて、モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊に値０を設定する（ステップＳ１４０）と共に要求トルクＴｒ＊を動力分配統合機構３０のギヤ比Ｇｒで除した値をモータＭＧ２から出力すべきトルクとしての仮モータトルクＴｍ２ｔｍｐとして計算し（ステップＳ１５０）、計算したトルク制限Ｔｍａｘで仮モータトルクＴｍ２ｔｍｐを制限した値としてモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定する（ステップＳ１６０）。このように、モータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定することにより、駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力する要求トルクＴｒ＊が、バッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔとインバータ温度ｔに基づくトルク制限Ｔｍａｘの範囲内でモータＭＧ２から出力されることになる。

こうしてモータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を設定すると、トルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊をモータＥＣＵ４０にそれぞれ送信して（ステップＳ１７０）、駆動制御ルーチンを終了する。トルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を受信したモータＥＣＵ４０は、モータＭＧ１を駆動停止すると共にトルク指令Ｔｍ２＊でモータＭＧ２が駆動されるようインバータ４１，４２のスイッチング素子のスイッチング制御を行なう。つまり、この場合には、エンジン２２の運転を停止すると共にモータＭＧ１の駆動が停止された状態で要求トルクＴｒ＊がバッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔとインバータ温度ｔとに基づくトルク制限Ｔｍａｘの範囲内でモータＭＧ２から出力されるよう制御する後進走行制御が実行されることになる。

このような後進走行制御が実行されている最中に、トルク制限Ｔｍａｘが路面勾配θの正弦（ｓｉｎθ）と車重Ｍと重力加速度ｇとの積の値未満となったとき、つまり、モータＭＧ２からトルク制限Ｔｍａｘの動力を出力して路面勾配θの路面を後進走行しようとしても後進走行できずに前方にずり下がることが推定されるときには（ステップＳ１２０）、モータＭＧ２の駆動が大きく制限されているために車両が後進走行できずに逆方向に走行するためモータＭＧ２の駆動制限を緩和する必要があると判断して、モータＭＧ２の駆動を停止するようモータ駆動停止信号をモータＥＣＵ４０に送信すると共に駆動輪６３ａ，６３に制動力を付与するためにアクチュエータ増圧信号をブレーキＥＣＵ６６に送信する（ステップＳ１８０）。モータ駆動停止信号を受信したモータＥＣＵ４０は、モータＭＧ２の駆動が停止するようインバータ４２をゲート遮断する。また、アクチュエータ増圧信号を受信したブレーキＥＣＵ６６は、図示しないブレーキホイールへの油圧が増圧して駆動輪６３ａ，６３に制動力が付与するようブレーキアクチュエータ６５を駆動制御する。

こうして車両に制動力を付与すると、車両が停止するのを待って（ステップＳ１９０，Ｓ２００）、駆動輪６３ａ，６３ｂがロックされるようパーキングロック機構５６の図示しないパーキングロックアクチュエータを駆動制御してパーキングロックを作動させるパーキングロック作動制御を実行すると共にモータＭＧ２の駆動制限のためにパーキングロック機構５６が作動したりエンジン２２を始動する旨をマルチディスプレイ９０に表示するよう画像表示信号をマルチディスプレイ９０に送信する（ステップＳ２１０）。画像表示信号を受信したマルチディスプレイ９０は、「モータの駆動制限のためモータを停止してパーキングロックを作動させました。復帰のため、エンジンを始動します。復帰までお待ちください。」と表示する制御を実行する。

続いて、モータＭＧ１でエンジン２２をクランキングしてエンジン２２における燃料噴射制御や点火制御など開始するエンジン始動制御を実行する（ステップＳ２２０）。こうしてエンジン２２を運転すると、エンジン２２のクランクシャフト２６にベルト２７を介して接続された機械オイルポンプ２９が駆動して、潤滑オイルによりインバータ４２やモータＭＧ２が冷却されるため、インバータ４２やモータＭＧ２の温度が低下することになる。また、エンジン２２を運転すると、エンジン２２のクランクシャフト２６に動力分配統合機構３０を介して接続されたモータＭＧ１が発電を開始する。そして、この発電電力によりバッテリ５０が充電されてバッテリ５０の残容量ＳＯＣが上昇することになる。このとき、パーキングロック機構５６によりパーキングロックがされているから、エンジン２２を運転する際に駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａにトルクが作用しても確実に車両を停車させることができる。なお、このとき、エンジン２２は、機械オイルポンプ９５やモータＭＧ１を駆動できる程度に運転されていればよく、アイドル運転しているものとしてもよい。

こうしてエンジン２２を運転して、インバータ温度ｔがインバータ４２を駆動しても差し支えない温度の閾値ｔｒｅｆ未満になると共にバッテリ５０の残容量ＳＯＣがモータＭＧ２２から後進走行をするのに充分な動力を出力できる残容量の閾値ＳＯＣｒｅｆを超えたときには（ステップＳ２３０，Ｓ２４０）、モータＭＧ２から後進走行をするのに充分な動力を出力することができるため車両を後進走行可能な状態にする必要があると判断して、エンジン２２における燃料噴射制御や点火制御などを停止するエンジン運転停止制御を実行する（ステップＳ２５０）。そして、パーキングロックが解除されるようパーキングロック機構５６の図示しないパーキングロックアクチュエータを駆動制御し、モータＭＧ２が駆動できる状態になった旨をマルチディスプレイ９０に表示するよう画像表示信号をマルチディスプレイ９０に送信すると共にモータＭＧ２の駆動を開始するようモータ駆動開始信号をモータＥＣＵ４０に送信し、駆動輪６３ａ，６３ｂに付与された制動力が解除されるようアクチュエータ解除信号をブレーキＥＣＵ６６に送信して（ステップＳ２６０）、本ルーチンを終了する。画像表示信号を受信したマルチディスプレイ９０は、「走行が可能になりました。エンジンを停止してパーキングロックを解除しました。」と表示する制御を実行する。また、モータ駆動開始信号を受信したモータＥＣＵ４０は、モータＭＧ２の駆動を開始するようインバータ４２のスイッチング素子のゲート遮断を解除してモータＭＧ２の駆動を開始する。さらに、アクチュエータ解除信号を受信したブレーキＥＣＵ６６は、図示しないブレーキホイールへの油圧が減圧されて駆動輪６３ａ，６３ｂに付与された制動力が解除するようブレーキアクチュエータ６５を駆動制御する。

以上説明した実施例のハイブリッド自動車２０では、エンジン２２を運転停止した状態でモータＭＧ２からの動力を用いて走行する後進走行制御が実行されている最中にモータＭＧ２が駆動制限されているために車両が逆方向に走行していると判定されたときには、エンジン２２を運転してインバータ４２，モータＭＧ２の冷却やバッテリ５０の充電を行なうことにより、車両をより迅速にモータＭＧ２からの動力を用いて後進方向に走行できる状態にすることができる。また、パーキングロックを作動した状態でエンジン２２を始動するから、エンジン２２の始動により駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに動力が出力されて車両が前進するのを防ぐことができる。

実施例のハイブリッド自動車２０では、ステップＳ２１０の処理でトルク制限Ｔｍａｘと路面勾配θと車重Ｍとに基づいて車両が進行方向（後進方向）と逆方向に走行していることを推定するものとしたが、車両が進行方向と逆方向に走行していることを推定または検出できれば如何なる方法を用いてもよく、例えば、シフトポジションＳＰと車速Ｖとにより判定するものとしてもよい。

実施例のハイブリッド自動車２０では、バッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔは、バッテリ５０の残容量（ＳＯＣ）が所定の残容量（ＳＯＣ）未満になると所定のレートで減少して値０になるように設定されるものとしたが、バッテリ５０の残容量ＳＯＣが小さくなるほどモータＭＧ２から出力される動力が大きく制限される傾向に出力制限Ｗｏｕｔが設定されるものであればよく、例えば、バッテリ５０の残容量ＳＯＣが小さくなると出力制限Ｗｏｕｔが数段階のステップ状に減少していくものとしてもよいし、バッテリ５０の残容量（ＳＯＣ）が小さくなると単調減少していくものとしてもよい。

実施例のハイブリッド自動車２０では、補正係数ｋ２は、インバータ温度ｔがインバータ４２の許容温度の上限値より少し低い温度になると値１から所定のレートで減少して値０になるよう設定されるものとしたが、補正係数ｋ２は、インバータ温度ｔが高くなるほど低くなりモータＭＧ２の駆動が大きく制限される傾向に設定されていればよいから、例えば、インバータ温度ｔが高くなると数段階のステップ状に減少していくものとしてもよいし、インバータ温度ｔが高くなると単調減少していくものとしてもよい。

実施例のハイブリッド自動車２０では、ステップＳ１１０の処理でインバータ温度ｔを用いてトルク制限Ｔｍａｘを設定したり、ステップＳ２４０の処理でインバータ温度ｔを用いてモータＭＧ２が後進用の動力を出力できる状態になったことを判定するものとしたが、インバータ温度ｔに替えてモータＭＧ２の温度やモータＭＧ２を冷却する潤滑冷却システム９２を循環する潤滑オイルの温度に基づいてステップＳ１１０やステップＳ２４０の処理を実行するものとしてもよい。

実施例のハイブリッド自動車２０では、車両が停止した後に駆動輪６３ａ，６３ｂに制動力が付与するようブレーキアクチュエータ６５を駆動制御した状態でパーキングロックをしてエンジン２２の運転を開始するものとしたが、エンジン２２を運転する際に車両が前進しなければよいから、ブレーキアクチュエータ６５およびパーキングロック機構５６の一方のみを作動させるものとしてもよい。

実施例のハイブリッド自動車２０では、エンジン２２を始動してモータＭＧ１を駆動することによりバッテリ５０を充電するものとしたが、エンジン２２からの動力を用いてバッテリ５０を充電可能な発電機を別に備え、この発電機を駆動することによりバッテリ５０を充電するものとしてもよい。

実施例のハイブリッド自動車２０では、潤滑冷却システム９２を用いてモータＭＧ２やインバータ４２を冷却するものとしたが、モータＭＧ２とインバータ４２とそれぞれ別の冷却システムを用いて冷却するものとしてもよい。

実施例のハイブリッド自動車２０では、ステップＳ２３０，２４０の処理でインバータ温度ｔが閾値ｔｒｅｆより小さく残容量ＳＯＣが閾値ＳＯＣｒｅｆより大きくなったときにエンジンを停止する制御を実行するものとしたが、ステップＳ２３０，Ｓ２４０の処理に替えてエンジン２２を運転した状態で所定時間経過したか否かを判定する処理を実行し、所定時間経過したときにエンジン２２を停止するものとしてもよい。

実施例のハイブリッド自動車２０では、モータＭＧ２の動力を減速ギヤ３５により変速してリングギヤ軸３２ａに出力するものとしたが、図７の変形例のハイブリッド自動車１２０に例示するように、モータＭＧ２の動力をリングギヤ軸３２ａが接続された車軸（駆動輪６３ａ，６３ｂが接続された車軸）とは異なる車軸（図７における車輪６４ａ，６４ｂに接続された車軸）に接続するものとしてもよい。

実施例のハイブリッド自動車２０では、エンジン２２の動力を動力分配統合機構３０を介して駆動輪６３ａ，６３ｂに接続された駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力するものとしたが、図８の変形例のハイブリッド自動車２２０に例示するように、エンジン２２のクランクシャフト２６に接続されたインナーロータ２３２と駆動輪６３ａ，６３ｂに動力を出力する駆動軸に接続されたアウターロータ２３４とを有し、エンジン２２の動力の一部を駆動軸に伝達すると共に残余の動力を電力に変換する対ロータ電動機２３０を備えるものとしてもよい。

以上、本発明の実施の形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。

本発明は、車両の製造産業などに利用可能である。

本発明の一実施例であるハイブリッド自動車２０の構成の概略を示す構成図である。 実施例のハイブリッド用電子制御ユニット７０により実行される後進走行時駆動制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。 電池温度Ｔｂと出力制限Ｗｏｕｔとの関係の一例を示す説明図である。 バッテリ５０の残容量（ＳＯＣ）と出力制限Ｗｏｕｔの補正係数ｋ１との関係の一例を示す説明図である。 インバータ温度ｔと出力制限Ｗｏｕｔの補正係数ｋ２との関係の一例を示す説明図である。 要求トルク設定用マップの一例を示す説明図である。 変形例のハイブリッド自動車１２０の構成の概略を示す構成図である。 変形例のハイブリッド自動車２２０の構成の概略を示す構成図である。

符号の説明

２０，１２０，２２０ ハイブリッド自動車、２２ エンジン、２４ エンジン用電子制御ユニット（エンジンＥＣＵ）、２６ クランクシャフト、２８ ダンパ、３０ 動力分配統合機構、３１ サンギヤ、３２ リングギヤ、３２ａ リングギヤ軸、３３ ピニオンギヤ、３４ キャリア、３５ 減速ギヤ、４０ モータ用電子制御ユニット（モータＥＣＵ）、４１，４２ インバータ、４２ａ 温度センサ、４３，４４ 回転位置検出センサ、５０ バッテリ、５１ 温度センサ、５２ バッテリ用電子制御ユニット（バッテリＥＣＵ）、５４ 電力ライン、５６ パーキングロック機構、５７ パーキングギヤ、５８ パーキングロックポール、６０ ギヤ機構、６２ デファレンシャルギヤ、６３ａ，６３ｂ 駆動輪、６４ａ，６４ｂ 車輪、６５ アクチュエータ、６６ ブレーキ用電子制御ユニット（ブレーキＥＣＵ）、７０ ハイブリッド用電子制御ユニット、７２ ＣＰＵ、７４ ＲＯＭ、７６ ＲＡＭ、８０ イグニッションスイッチ、８１ シフトレバー、８２ シフトポジションセンサ、８３ アクセルペダル、８４ アクセルペダルポジションセンサ、８５ ブレーキペダル、８６ ブレーキペダルポジションセンサ、８８ 車速センサ、８９ Ｇセンサ、９０ マルチディスプレイ、９２ 潤滑冷却システム、９３ 循環流路、９４ オイルパン、９５ 機械オイルポンプ、２３０ 対ロータ電動機、２３２ インナーロータ ２３４ アウターロータ、ＭＧ１，ＭＧ２ モータ。

Claims (8)

1. 内燃機関と、
   該内燃機関からの動力を前進用の動力としてのみ車軸に伝達可能な動力伝達手段と、
   車軸に動力を入出力可能な電動機と、
   該電動機と電力のやりとりが可能な蓄電手段と、
   車両に制動力を付与可能な制動力付与手段と、
   前記内燃機関からの動力を用いて前記電動機および／または該電動機を駆動するための駆動回路を冷却可能な冷却媒体を循環させる冷却手段と、
   車両の走行方向を設定する走行方向設定手段と、
   前記電動機および前記駆動回路および前記冷却媒体のいずれかの温度を検出する温度検出手段と、
   車両が前記設定された走行方向とは逆方向に走行することを推定する逆方向走行推定手段と、
   走行に要求される要求駆動力を設定する要求駆動力設定手段と、
   前記温度検出手段により検出された温度に基づいて前記電動機の駆動制限を設定する駆動制限設定手段と、
   前記走行方向設定手段により後進方向が走行方向として設定されたときには前記内燃機関の運転を停止した状態で前記設定された要求駆動力が前記設定された駆動制限の範囲内で前記電動機から出力されるよう前記内燃機関と前記電動機とを制御する後進走行制御を実行し、該後進走行制御を実行している最中に前記設定された駆動制限により前記電動機から前記設定された要求駆動力を出力することができないために前記逆方向走行推定手段によって前記逆方向の走行が推定されたときには前記電動機の駆動が停止すると共に車両が停止するよう前記電動機と前記制動力付与手段とを制御し、車両が停止した後に前記内燃機関が運転されるよう該内燃機関を制御する制御手段と、
   を備える車両。
2. 請求項１記載の車両であって、
   前記車軸を直接または間接的に固定可能な固定手段を備え、
   前記制御手段は、車両が停止した後に前記固定手段により前記車軸を固定した状態で前記内燃機関が運転されるよう前記内燃機関と前記固定手段とを制御する手段である
   車両。
3. 路面勾配を検出する路面勾配検出手段を備え、
   前記逆方向走行推定手段は、前記路面勾配検出手段により検出された路面勾配を用いて車両が前記逆方向に走行することを推定する手段である
   請求項１または２記載の車両。
4. 前記駆動制限設定手段は、前記温度検出手段により検出された温度が高くなるほど大きく制限される傾向に前記駆動制限を設定する手段である
   請求項１ないし３いずれか記載の車両。
5. 請求項１ないし４いずれか記載の車両であって、
   前記内燃機関からの動力で発電すると共に該発電した電力を前記蓄電手段に充電可能な発電手段と、
   前記蓄電手段の残容量を演算する残容量演算手段と、
   を備え、
   前記駆動制限設定手段は、前記演算された蓄電手段の残容量が小さくなるほど大きく制限される傾向に前記駆動制限を設定する手段である
   車両。
6. 前記発電手段は、前記内燃機関の出力軸と前記車軸とに接続され、電力と動力の入出力を伴って前記内燃機関からの動力の少なくとも一部を前記駆動軸に出力可能な電力動力入出力手段を備える手段である請求項５記載の車両。
7. 前記電力動力入出力手段は、前記内燃機関の出力軸と前記車軸と回転軸との３軸に接続され該３軸のうちいずれか２軸に入出力される動力に基づいて残余の軸に動力を入出力する３軸式動力入出力手段と、前記回転軸に動力を入出力可能な発電機と、を備える手段である請求項６記載の車両。
8. 内燃機関と、該内燃機関からの動力を前進用の動力としてのみ車軸に伝達可能な動力伝達手段と、車軸に動力を入出力可能な電動機と、該電動機と電力のやりとりが可能な蓄電手段と、車両に制動力を付与可能な制動力付与手段と、前記内燃機関からの動力を用いて前記電動機を冷却可能な冷却媒体を循環させる冷却手段と、を備える車両の制御方法であって、
   後進方向が走行方向として設定されているときには前記内燃機関の運転を停止した状態で走行に要求される要求駆動力が前記電動機または該電動機を駆動するための駆動回路の温度に基づく前記電動機の駆動制限の範囲内で前記電動機から出力されるよう前記内燃機関と前記電動機とを制御する後進走行制御を実行し、該後進走行制御を実行している最中に前記駆動制限により前記電動機から前記要求駆動力を出力することができないために該車両が前記設定された走行方向とは逆方向に走行することが推定されたときには前記電動機の駆動が停止すると共に車両が停止するよう前記電動機と前記制動力付与手段とを制御し、車両が停止した後に前記内燃機関が運転されるよう該内燃機関を制御する
   車両の制御方法。